技術領域

本發明涉及集成電路領域。更具體地，本發明涉及在集成電路中監控運行參數。

背景技術

已知為集成電路配備一個或多個監控電路，該監控電路力圖提供關于集成電路的運行參數的監控信息。監控的典型運行參數是運行溫度。可以監控的其他運行參數包括運行電壓。該信息可以用于確保集成電路的正確操作，并且在一些情況下可以用于使用反饋機制來調整操作。

已知地，提供環形振蕩器電路，其中振蕩頻率給出集成電路的運行溫度的指示。由于集成電路變熱，構成環形振蕩器中的反相器鏈路的晶體管將會更迅速地運行，因此振蕩頻率將會增加。這樣的機制的問題是振蕩頻率與溫度之間的關系是復雜的，并且環形振蕩器可能需要相對復雜的偏置電路和/或模擬輸出。另外，為了獲得能夠測量的足夠低的頻率，環形振蕩器需要包括相對大量的門電路。

由于工藝幾何在尺寸上的減小，所以基礎的MOSFET特性的局部變化變得很大，使得簡單的芯片級保護頻帶設計變成嚴重過度設計和效率低。另外，關鍵的系統效應、例如植入遮蔽效應或應力工程效應增加了應該監控的MOSFET實現的置換數量。歸功于這樣的效應，MOSFET特性已經變成位置和環境特有的。因此，由于不能從提供晶片監控器的較遠區域監控到環境相關效應和局部變化，所以依賴于一組簡單的提供邊界的晶片接收測試MOSFET參數將會比片上系統嵌入式MOSFET監控器的精度低。因此，需要用于嵌入式MOSFET監控以及硅接收測試、性能分級(performance?binning)和適應性電路的小型且低功率的監控電路。

發明內容

從一個方面看，本發明提供一種用于監控集成電路的運行參數的監控電路，所述監控電路包括：

配置為產生振蕩信號的環形振蕩器電路，所述環形振蕩器電路包括多個串聯連接的反相級；

其中至少一個所述反相級包括：

(a)至少一個泄漏晶體管，其配置為在泄漏模式下運行，在該模式中基本所有經過所述至少一個泄漏晶體管的電流都是泄漏電流；以及

(b)電容元件，其配置為依靠于所述泄漏電流而充電或放電，所述振蕩信號的振蕩周期取決于所述電容元件充電或放電的速度；并且

所述運行參數控制所述泄漏電流的幅值，使得所述振蕩周期指示所述運行參數。

環形振蕩器具有至少一個反相級，該反相級包括能夠在泄漏模式下運行的至少一個泄漏晶體管，以及設置為依靠于經過至少一個泄漏晶體管的泄漏電流而充電或放電的電容元件。經過至少一個泄漏晶體管的泄漏電流具有隨著多個運行參數的可預測的變化，可以使用監控電路而對其進行監控。由于泄漏電流隨著運行參數而變化，所以電容元件充電或放電的速度也相應地變化。這意味著振蕩信號經過環形振蕩器電路傳播的速度取決于運行參數，并且因此振蕩周期是運行參數的指示器(indicator)。以這樣的方式操作環形振蕩器提供了小型的、低成本的并且低功率的監控電路，同時提供了監控集成電路的多種參數的可能性。

傳統的環形振蕩器是大型的以確保振蕩周期足夠長從而能夠測量，與其不同，由于電容元件耗費有限的時間以進行充電或放電，因而這延遲了振蕩信號經過環形振蕩器的傳播，因此將振蕩周期增加至可測量的范圍，所以本技術的監控電路的環形振蕩器可以形成為小型的。因此，減少了監控電路的整體尺寸和功率消耗，這使得能夠在集成電路上的不同位置上提供多個監控電路。通過在單個集成電路上提供多個監控電路，可以監控MOSFET特性的局部變化。

在本技術中，至少一個反相級具有至少一個泄漏晶體管和電容元件。能夠使環形振蕩器的多個或全部反相級包括一個或多個泄漏晶體管和電容元件。

雖然電容元件可以是電容器，但是由于監控電路的電路元件本身將會具有相當可觀的電容值，因而可以起到電容元件的作用，所以該電容器不是必需的。例如，晶體管的硅上金屬接口可以充當電容元件。

同樣地，由于可以使用單個晶體管或多個晶體管來實現用于對電容元件充電的至少一個泄漏晶體管，所以對于單個“泄漏晶體管”的任何提及應該被認為是也包括其中提供多個泄漏晶體管的等效實施方式，每一個泄漏晶體管能夠在基本所有經過泄漏晶體管的電流都是泄漏電流的泄漏模式下運行。

在一個實施方式中，運行參數是至少一個泄漏晶體管的運行溫度。泄漏電流是取決于溫度的，因而環形振蕩器的振蕩信號的振蕩周期將會取決于泄漏晶體管的運行溫度。通過將監控電路定位在集成電路上，泄漏晶體管的運行溫度可以很好地與集成電路的周圍部分的運行溫度相關，因而監控電路可以給出那些周圍部分的溫度的指示。